浙大远程教育计算机网络基础离线作业参考答案剖析.docx
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浙大远程教育计算机网络基础离线作业参考答案剖析
浙江大学远程教育学院
《计算机网络基础》课程作业
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第1章概述
一．填空题：
1.从资源共享的角度来定义计算机网络，计算机网络指的是利用通信线路将不同地理位置的多个独立的自治计算机系统连接起来以实现资源共享的系统。
2.在TCP/IP的应用层协议一般使用的是客户服务器方式，其中，客户是服务请求方，服务器是服务提供方。
3.美国的IBM公司在1974年宣布了它研制的网络体系结构SNA。
4.通信线路的带宽是指通信线路上允许通过的信号频带范围（或通频带），单位是HZ。
但在计算机网络中，它又用来表示网络通信线路所能传送数据的能力。
5.数据通信中的信道传输速率单位用b/s表示，b/s的含义是每秒比特。
6.目前，“带宽”常用作描述信道传送数据能力的物理量，其单位是b/s（bit/s）,比之大的单位有：
Kb/s、Mb/s、Gb/s等。
7.将计算机网络划分为局域网LAN、城域网MAN、广域网WAN是按网络的作用范围划分的。
8.各节点都与中心节点连接，呈辐射状排列在中心节点周围，这种拓扑结构称为星型拓朴结构。
9.假设某用户通过电线部门的ADSL技术以2M（即2Mb/s）带宽接入Internet，在正常情况下其下载速度大约是244KB/s。
10.发送数据时，数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间称为发送时延；网络中电磁信号在信道中传播一定的距离而花费的时间称为传播时延。
11.在发送报文之前，先将较长的报文划分成为一个个更小的等长数据段，在每一个数据段前面，加上一些由必要的控制信息组成的首部（header）后，就构成了一个分组。
12.在计算机网络中，各个子层及其各子层的协议的集合称为网络体系结构。
13.开放系统互联，采用分层体系结构的模型称为OSI参考模型。
14.在OSI参考模型中，在对等层次上传送的数据单位，都称为该层的协议数据单元（PDU）。
这个名词现已被许多非OSI标准采用。
（可参考p.31第1段）
15.在因特网中，我们把将要发送的完整的数据块称为报文。
16.在OSI参考模型中，会话层在第5层，它处于传输层提供的服务之上，向表示层提供服务。
17.在TCP/IP参考模型中，传输层处于网络层提供的服务之上，向应用层提供服务。
18.路由器工作在TCP/IP模型中网络层。
二．问答和计算题：
1.收发两端之间的传输距离为1000km，信号在媒体上的传播速率为2108m/s。
试计算：
以下两种情况的发送时延和传播时延：
（1）数据长度为107bit，数据发送速率为100kb/s
（2）数据长度为103bit，数据发送速率为1Gb/s。
从以上计算结果可得出什么结论?
答：
（1）发送时延：
107bit/（100*1000）=100秒
传播时延：
1000*1000m/（2*108）=0.005秒
总结：
如果发送速率小，总时延主要取决于发送时延
（2）发送时延：
103bit/（1*1000*1000*1000）=0.000001秒
传播时延：
1000*1000m/（2*108）=0.005秒
总结：
如果发送速率大，总时延主要取决于传播时延
2.长度为100字节的应用层数据交给运输层传送，需加上20字节的TCP首部。
再交给网络层传送，需加上20字节的IP首部。
最后交给数据链路层的以太网传送，加上首部和尾部共18字节。
试求数据的传输效率。
若应用层数据长度为1000字节，数据的传输效率是多少?
（提示：
数据传输效率=有效数据长度/总数据长度）
答：
（1）当应用层数据长度为100字节时时，数据的传输效率是：
100/（100+20+20+18）≈63%
（2）当应用层数据长度为1000字节时时，数据的传输效率是：
1000/（1000+20+20+18）≈95%
总结：
被传输的数据块越小对应的数据传输效率越低，否则反之。
3.什么是网络协议和构成的要素？
什么是网络体系结构？
分别简述OSI、TCP/IP网络体系结构。
答：
（1）网络协议是指网络中通信双方为了进行数据交换而建立的规则、标准或约定。
网络协议有三个要素：
语法、语义和同步。
（2）网络体系结构是指网络层次结构模型和各层协议的集合，又可以说成是各个子层以及各子层协议的集合。
（3）OSI是一个七层体系结构，从第一层到第七层分别是：
物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层；TCP/IP是一个四层结构模型，从第一层到第四层分别是：
网络接口层、网络层、传输层、应用层。
前者是一个参考构型，只有理论上的意义；后者是一个网络中广泛使用的实用协议。
第2章物理层
一．填空题：
1.信号是数据的电气或电磁的表现。
信号可以分为两大类，其中一类是模拟信号，代表信息的参数的取值是连续的（如声音、温度、压力等），另一类是数字信号，代表信息的参数的取值是离散的（如计算机中处理的“数字、文字、图形”等）。
2.什么是基带信号？
来自信源的信号，即由1或0组成的数字信号。
例如像计算机输出的代表各种文字或图像文件的数据信号都属于基带信号。
在数字通信信道上直接传输基带信号的方法称为基带传输。
3.基带信号必须经过调制（即基带调制）才能在信道上传输，基带调制过程通常称为编码。
常用的编码方式有不归零编码、归零编码、曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码。
（参考P.40—41）
4.除了基带调制还有带通调制（即使用载波调制基带信号）。
三种基本的带通调制方法是调幅、调频和调相。
个人电脑使用调制解调器接入Internet就是基于这一原理工作的。
5.调制解调器的作用是实现数字信号和模拟信号之间的相互转换。
6.在一条通信线路中信号可以双向传送，但在同一个时间里只能向一个方向传送的方法称为半双工通信。
7.通信的双方可以同时发送和接收信息，我们把这种通信称为全双工通信。
8.目前的局域网中常使用星型结构连接，采用的通信介质是双绞线。
它是8芯无屏蔽的传输介质，传输速率为100Mb/s。
9.多路复用技术可以分为频分复用、波分复分和时分复用三种基本方式。
10.曼彻斯特编码中每一个比特都有一个跳变，不会出现直流分量，该编码方法已经得到广泛应用，是局域网的标准编码。
网卡充当了实现这一编码的角色。
11.ADSL技术解决了个人用户连接Internet的宽带接入问题，DSL是数字用户线的意思，而A含义为非对称，是指数据的上行和下行带宽是不对称的，上行带宽小于（填：
小于、等于或大于）下行带宽。
12.DSL称为数字用户线，ADSL称为不对称数字用户线，它可实现基于电话线的宽带上网，这里的不对称是指上行和下行带宽是不对称的，且下行带宽大于上行带宽。
13.
下图为曼彻斯特编码，表示的二进制数据为：
01011。
二．单选选择题：
1.下面的曼彻斯特编码表示的比特串为D。
A.011011B.011110C.111110D.100110
三．问答和计算题：
1.曼彻斯特编码编码有何优缺点？
试写出一串比特数为01001011数据的NRZ码（非归零码）、曼彻斯特、差分曼彻斯特编码三种波形。
答：
（1）曼彻斯特编码的优点主要有两点:
①每个比特的中间（即T/2处）有一次电平跳变，利用电平跳变可以产生收发双方的同步信号，因此曼彻斯特编码称为“自含时钟编码”，发送曼彻斯特编码信号时无需另发同步信号。
②曼彻斯特编码信号不含直流分量。
（2）曼彻斯特编码的主要缺点是效率比较低。
（3）01001011数据三种编码波形图如下：
2.假设需要在相隔1000km的两地间传送3kb的数据。
有两种方式：
通过地面电缆以4.8kb/s速率发送数据或通过卫星通信以50kb/s速率发送数据。
那么，从发送方开始发送数据直至接收方全部收到数据，哪种方式的传送时间较短？
已知电磁波在电缆中的传播速率为光速的2/3（3*105km/s），卫星通信的端到端单向传播延迟的典型值为270ms（ms是毫秒）。
（备忘：
星通信的端到端单向传播延迟的典型值为270ms---说明是很快的）
答：
从发送方开始发送数据直至接收方收到全部数据的时间T的计算公式为：
T=数据发送时延+信号传播时延
（1）对于通过地面电缆的传送方式，计算如下：
电磁波在电缆中的传播速率=3*105km/s*2/3=2*105km/s，则
T=3/4.8+1000/（2*105）≈5.39（s）
（2）对于通信卫星的传送方式，计算如下：
T=3/50+270/1000=0.33（s）
总结：
显然采用卫星的总传送时间较短。
第3章数据链路层
一．填空题：
1.数据链路层的最基本功能是向该层用户提供可靠、透明的数据传输基本服务。
2.数据链路层传送的基本数据单元称为帧（Frame）。
3.帧同步是指数据的接收方应当从接收到的比特流中准确地区分帧的开始和结束的位置。
4.将二进制数1010011与另一个二进制数1110100进行异或操作，其结果为0100111。
5.循环冗余检验CRC是一种检验方法，而帧检验序列FCS是添加在数据后面的冗余码。
6.要发送的数据为101110。
采用CRC的生成多项式是P（x）=x3+1。
试求应添加在数据后面的余数（冗余码）011。
（说明：
在单选题中也有一个求帧检验序列FCS题。
这类问题怎么做，可参考我的课件。
）
7.什么是PPP协议？
PPP是Point-to-PointProtocol的缩写，称为点对点协议，PPP协议属于因特网用户计算机和ISP进行通信时所使用的数据链路层协议，目前使用非常广泛。
8.在PPP协议中，链路控制协议（LCP）被用来建立、配置、管理和测试数据链路连接；而网络控制协议（NCP）被用来建立和配置不同的网络协议。
（说明：
在PPP的帧格式中，有一个“协议字段”，若为“0x0021”，则信息字段就是IP数据包；若为“0xC021”，则信息字段就是链路控制信息；若为“0x8021”，则信息字段就是网络控制信息。
）
9.信息传输如果是逐字符的传输，则称为异步传输；如果是逐比特的传输，则称为同步传输。
10.PPP帧的起始和结束标志都是0x7e，对应的二进制数为1111110。
若在信息字段中出现与此相同的字符，必须进行填充。
在同步数据链路（是指一连串的比特连续传输，又称为逐比特地传输）中，采用零比特传输方法进行填充；在异步数据链路（指在链路中逐字符地传输）中，采用字节传输方法进行填充。
11.PPP协议使用同步传输技术传送比特串0110111111111100。
试问经过零比特填充后变成比特串是011011111011111000。
若接收端收到的PPP帧的数据部分是0001110111110111110110，问删除发送端加入的零比特后变成的比特串为00011101111111111110。
12.以太网是目前最为流行的局域网形式，它采用了CSMA/CD（载波监听多点接入/碰撞监测）协议。
13.试说明10Base-T以太网中，“10”代表传输速率是10Mb/s，“Base”代表连接线的信号是基带信号，“T”代表双绞线。
14.在以太网中，集线器处于物理层。
15.一个办公室中有多台计算机，每个计算机都配置有网卡，并已经购买有一台网络集线器和一台打印机，一般组成局域网使用的传输介质是双绞线。
16.在使用集线器连接的Ethernet局域网中，物理上采用的是星型拓扑结构，而逻辑上采用的是总线型拓扑结构。
17.带有碰撞（冲突）检测的载波监听多点接入技术是为了减少碰撞，是在源结点发送数据帧之前，首先监听信道是否空闲，如果监听到信道上有载波信号，则推迟发送数据帧。
其工作原理可以简单地概括为先听后发、边听边发、碰撞（冲突）停止、延迟重发。
18.平时所说的网络中计算机的MAC地址就是指计算机的物理地址，它由48比特组成，在Windows操作系统的DOS模式下，查看该地址的命令是ipconfig/all。
19.透明网桥采用自学习算法以建立转发表（又称散列表），并根据转发表转发数据帧，以减少碰撞机会，提高以太网的性能。
二．问答和计算题：
1.已知某通信信道的误码率为10-5，每个帧的长度为10kbit，试问：
若差错为单比特出错，则在该信道上传送的帧的平均出错率是多少？
答：
根据定义：
传输错误的比特占所传输比特总数的比率称为误码率，设传输错误的比特为x，根据定义列出公式如下：
误码率=x/帧总长度
根据公式可以求得
x=误码率*帧总长度=10-5*（10*1000）=0.1（比特）
由上式可见1个数据帧会出现0.1个比特的错误，也可以说为10个数据帧将出现1个比特的错误（扩大10倍），而一个比特错的那个帧就是错帧，因此传送帧的平均出错率为：
1（帧）/10（帧）=0.1=10%。
2.在数据传输过程中，若接收方收到的二进制比特序列为10110011010，通信双方采用的协商多项式为G（x）=x4+x3+1，则该二进制比特序列在传输中是否出现了差错？
如果没有出现差错，发送数据的比特序列和CRC校验码的比特序列分别是什么？
答：
根据循环冗余校验的定义，将接收方收到的二进制比特序列用通信双方的协商多项式转换成的二进制序列去模2除（异或），如果能除尽（余数为0），则说明接收方收到的二进制比特序列在传输中没有出现差错，否则反之。
协商多项式转换成对应的二进制序列（除数）为：
11001，下面列出竖式进行模2除（异或）运算：
1101010
1100110110011010
11001
11110
11001
01111
00000
11111
11001
01100
00000
11001
11001
00000
00000
0
可见，因为计算得余数为0，所以10110011010比特序列在传输中没有出现差错。
既然没有出错，发送数据的比特序列就是从10110011010中去掉最右边的四位（因为除数是5位）得到：
1011001。
而后四位1010就是CRC校验码（即帧检验序列FCS）。
3.要发送的数据比特序列为1010001101，CRC校验采用协商多项式为G（x）=x5+x4+x2+1，计算CRC校验码（即帧检验序列）？
答：
根据循环冗余校验的定义，计算CRC校验码（即帧检验序列），就是将要发送的数据比特序列后加0（按协商多项式转换成的二进制序列位数减1来确定加0的个数），再用协商多项式转换成的二进制序列去模2除（异或），余数即为CRC校验码。
协商多项式转换成对应的二进制序列（除数）为：
110101
因为协商多项式转换成的二进制序列位数为6位，6-1＝5，所以被除数就是：
在1010001101后加5个0，即为：
101000110100000
下面列出竖式进行模2除（异或）运算；
1101010110
110101101000110100000
110101
111011
110101
011101
000000
111010
110101
011111
000000
111110
110101
010110
000000
101100
110101
110010
110101
001110
000000
01110
可见余数为01110，所以CRC校验码为01110。
因此被传输的比特流（原比特序列+校验码）是：
101000110101110
4.一个PPP的帧的数据部分（即信息字段）用十六进制写出是7D5EFE277D5D7D5D657D5E。
试问真正的数据是什么（用十六进制写出）？
答：
分析PPP帧的数据部分（即信息字段）：
7D5EFE277D5D7D5D657D5E
7D5E还原为7E；7D5D还原为7D。
所以真正的数据为：
7EFE277D7D657E
5.有10个站连接到以太网上。
试计算以下三种情况下每一个站所能得到的带宽。
（1）10个站都连接到一个10Mb/s以太网集线器；
（2）10个站都连接到一个100Mb/s以太网集线器；
（3）10个站都连接到一个10Mb/s以太网交换机。
答：
（1）10个站点共享10Mb/s的带宽，平均每个站点为：
10/10=1Mb/s带宽。
（2）10个站点共享100Mb/s的带宽，平均每个站点为：
100/10=10Mb/s带宽。
（3）因为以太网交换机允许站点独占端口的带宽，所以每个站点独享10Mb/s带宽。
6.以太网是目前最为流行的局域网形式，它采用了CSMA/CD协议,其含义是什么？
简述以太网（Ethernet）的“载波监听”和“碰撞检测”的内容。
为什么说在星型网络中，随着接入的计算机越来越多（即扩大网络规模），网络性能将随之降低？
答：
（1）CSMA/CD是英文缩写，它的含义是载波监听多点接入/碰撞检测，是以太网局域网的工作协议。
（2）载波监听：
是指发送前先监听，即每一个站点在发送数据之前先要检测一下总线上是否有其他站点在发送数据，如果有，则暂时不发送数据，要等到信道变为空闲时再发送，而且在发送时，还要边发送边监听。
碰撞检测：
是指边发送边监听时，如果发现与网卡连接的信道上的信号电压发生突增（因信号相互叠加所致）并超过某一个域值，则认为至少有两个站点同时在发送数据，表明产生碰撞，碰撞的信号因失真而无效，因此正在发送信号的站点将立即停止发送，等待下一个随机时间再次发送。
（3）星型网实际上属于总线型网络，采用CSMA/CD协议，该协议认为相互碰撞的信号是无效的，显然，随着接入网络的计算机增多，因随机发送信息使得碰撞概率大增，从而降低了共享式网络的性能。
为了克服这一问题，目前一般采用交换式局域网（核心设备是局域网交换机），以实现数据的并发传输。
7.有一个连接10台计算机的网络，其中5台连接到一个Ethernet集线器上，另外5台连接到另一个集线器Ethernet上，两个集线器连接到一个交换机Switch上，而该交换机又通过一个路由器Router连接到另一个配置相同的远程办公室。
那么，该交换机将能获知多少个MAC地址？
答：
该交换机共可以获知11个MAC地址，这包括10台计算机的MAC地址和一台路由器的MAC地址。
集线器不是工作在第2层的连接设备，因此没有MAC地址。
另外，交换机仅仅能用于本地局域网，因此不知道本地路由器以外的其他MAC地址。
8.
现有五个站分别连接在三个局域网上，并且用两个网桥连接起来，如下图所示。
每一个网桥的两个端口号都标明在图上。
在一开始，两个网桥中的转发表都是空的。
以后有以下各站向其他的站发送了数据帧，即H1发送给H5，H3发送给H2，H4发送给H3，H2发送给H1。
试将有关数据填写在下表中。
发送的帧
网桥1的转发表
网桥2的转发表
网桥1的处理
网桥2的处理
站地址
端口
站地址
端口
（转发?
丢弃?
登记?
）
（转发?
丢弃?
登记?
）
H1-->H5
MAC1
1
MAC1
1
转发，写入转发表
转发，写入转发表
H3-->H2
MAC3
2
MAC3
1
转发，写入转发表
转发，写入转发表
H4-->H3
MAC4
2
MAC4
2
写入转发表，丢弃不转发
写入转发表，转发
H2-->H1
MAC2
1
写入转发表，丢弃不转发
接收不到这个帧
第4章网络层
一．填空题：
1.在广域网中，网络层提供了数据报和虚电路两种服务。
在当今的因特网中，主要使用数据报服务功能，网络层不提供可靠的传输服务，而是把通信的可靠性交给上层的端到端的用户主机来处理。
2.以太网数据链路层上的数据帧又称为MAC帧，在装配帧时除了在首部加上控制信息外，还有在原始数据的尾部加上帧校验序列FCS。
IP数据报是工作在网络层的最小传输单元，在构造IP数据报时，只是在原始数据的首部加上控制信息。
3.路由器是工作在网络层的网络互联设备，使用它互联的两个局域网，其下面的数据链路层和物理层的协议可以是不同的。
4.对于以太网来说，IP数据报交给数据链路层将被封装为MAC帧。
在该数据单元看不到IP地址，IP地址作为数据的一部分被隐藏起来。
5.从已知的IP地址找出对应物理地址的映射所采用的协议是ARP（即地址解析协议）。
6.每一个主机都设有一个ARP高速缓存（cache）,其中存放了一个从IP地址到硬件地址的映射表（支持动态更新），它可以减少网络的通信量。
7.一个32比特的二进制地址，用软件实现、并在全局唯一地定义接入网络的一个主机或路由器。
这个地址我们称为IP地址。
8.因特网中IP地址常用的三种类别分别是A类、B类和C类，32位地址码前面若干比特用来标识网络号，A类、B类和C类的类别位（即标识位）分别是0、10和110比特。
对于B类地址，最大的主机数是65534（216-2）。
9.IP地址的主机部分如果全为1，则表示直接广播地址，IP地址的主机部分若全为0，则表示网络地址，因此这两种地址都属于保留地址。
第一个字节为127的IP地址（例如，127.0.0.1）被称为环回测试（LoopbackTest）地址，因此也属于保留地址。
10.将IP地址110010*********10111100000101101按照点分十进制表示应该为202.93.120.45，这是一个C类地址，所属的网络号（即网络地址）为202.93.120.0，C类地址所对应的默认子网掩码是255.255.255.0。
11.在IPv4版本中，IP地址是一个具有两级或三级的层次结构。
设某台主机的IP地址为137.23.43.12，则该主机所在的网络地址是137.23.0.0，默认的子网掩码是255.255.0.0。
假定另一台主机的IP地址是192.168.1.51，则该主机所在的网络地址是192.168.1.0，其中第4个字节是主机号，如果把主机号的前几位作为子网号，这样的地址就被划分为三级结构，即网络号+子网号+主机号。
12.假定某计算机IP地址是208.37.62.23，那么该计算机在C类网络上，如果该网络的子网掩码（又称地址掩码）为255.255.255.240，问该网络最多可以划分14子网，每个子网最多可以有14台主机。
13.采用子网划分后，IP地址的组成结构为网络号+子网号+主机号，子网划分导致实际可分配的IP地址数目减少。
14.在Internet中，IP数据报的交付可分为两种方式，分别是直接交付和间接交付。
15.路由器一般具有多个输入端口和多个输出端口，它工作在网络层
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